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Química

Nesse artigo trabalharemos um assunto muito importante na química, a idéia de modelo. Modelo , de uma modo bem simples, consiste na maneira como imaginamos que é algo a que não temos acesso direto. Átomos são muito pequenos para serem vistos até nos melhores microscópios. Isso sempre dificultou o estudo da sua estrutura, que deve ser feito por meio de evidências indiretas, e às vezes, bastante complexas. Continuamente, novas observações, descobertas e experiências impelem o homem a procurar novas explicações, criar novas teorias, para a seguir fazer novas descobertas e assim por diante. Ou seja, a Ciência não pára. Já na Antigüidade acreditava-se que dividindo a matéria em pedaços cada vez menores, chegar-se-ia num ponto onde partículas, cada vez menores, seriam invisíveis ao olho humano e, segundo alguns pensadores, indivisíveis. Graças a essa propriedade, receberam o nome de átomos , termo que significa sem partes , em grego. Foi quando surgiu entre os filósofos gregos o termo atomismo.

• Leucipo e Demócrito (450 a.C.): matéria pode ser dividida em partículas cada vez menores até que se chegaria a uma partícula indivisíve l, denominada átomo . Esse modelo é fundamentado em pensamentos filosóficos.

Figura 6 : Demócrito Muitos séculos depois, o professor da universidade inglesa New College de

Manchester, John Dalton foi o criador da primeira teoria atômica moderna na passagem do século XVIII para o século XIX. Em 1803 Dalton publicou o trabalho Absorption of Gases by Water and Other Liquids, (Absorção de gases pela água e outros líquidos), neste delineou os princípios de seu modelo atômico.

• Átomos de elementos diferentes possuem propriedades diferentes entre si. • Átomos de um mesmo elemento possuem propriedades ig uais e de peso

invariável. • Átomos são partículas maciças, indivisíveis e esfér icas formadoras da matéria. • Nas reações químicas, os átomos permanecem inaltera dos. • Na formação dos compostos, os átomos entram em prop orções numéricas fixas

1:1, 1:2, 1:3, 2:3, 2:5 etc. • O peso total de um composto é igual à soma dos peso s dos átomos dos elementos

que o constituem.

Mais tarde, viria-se a se descobrir vários erros na teoria de Dalton: o átomo pode ser dividido em partículas menores (prótons, nêutrons e elétrons); átomos do mesmo elemento podem ter massas diferentes (os denominados isótopos) e átomos de elementos diferentes podem possuir a mesma massa (isóbaros).



Apesar de um modelo simples, Dalton deu um grande passo na elaboração de um modelo atômico, pois foi o que despertou o interesse na busca de algumas respostas e proposição de modelos futuros.

A partir da descoberta de que o átomo é divisível (descoberta de que os átomos deveriam ser formados por partículas menores, dotadas de carga elétrica), Joseph John Thomson , físico inglês, propôs, em 1898, um novo modelo atômico: o átomo seria uma esfera carregada positivamente com partículas negativas (os elétrons) em sua superfície.

Os átomos de cada elemento teriam diferentes número s de elétrons, e a distribuição deles na esfera seria determinada pelo equilíbrio entre as forças de atração esfera-elétrons e as forças de repulsão entre os pr óprios elétrons. O átomo, embora dotado de cargas elétricas, seria neutro.

Podemos fazer a analogia desse modelo atômico com um "Panetone" ou com um pudim recheado de uvas e passas , em que a massa do panetone seria positiva e as passas seriam as partículas negativas.

Figura 7 : Modelo atômico de Thomson

Outras modificações no tubo de raios catódicos, feitas pelo cientista alemão Eugene

Goldstein, conduziram à descoberta de outra partícula subatômica, 1836 vezes mais pesada que o elétron e dotada de carga elétrica igual a dele, só que com sinal positivo. Para essa nova partícula foi proposto o nome de próton.

Assim ao final do século XIX, com a descoberta do próton e do elétron, já estava comprovado que o átomo não é indivisível e que mesmo o modelo de Thomson era incompleto, uma vez que não levava em conta a existência dos prótons. Um novo modelo se fazia necessário.

Em 1911, o cientista Rutherford fez uma experiência muito importante, que veio alterar e melhorar profundamente a visão de modelo atômico. Resumidamente, a experiência consistiu no seguinte:

Figura 8 : Experiência de Rutherford



Um pedaço de metal polônio emite um feixe de partículas α, que atravessa uma lâmina

finíssima de ouro. Rutherford observou então que a maior parte das partículas α atravessava a lãmina de ouro como se esta fosse uma peneira; apenas algumas part ículas desviavam ou até mesmo retrocediam.

Isso permitiu a Rutherford concluir que: • o átomo não é maciço , apresentando mais espaço vaz io do que preenchido; • a maior parte da massa do átomo se encontra em uma pequena região central (que

chamaremos de núcleo) dotada de carga positiva, ond e estão os prótons; • na região ao redor do núcleo (que chamaremos de ele trosfera) estão os elétrons,

muito mais leves que os prótons; • a contagem do número de partículas que atravessam e que ricocheteiam permite

fazer uma estimativa de que o raio de um átomo de o uro (núcleo+eletrosfera) é cerca de dez mil vezes maior que o raio do núcleo.

Figura 9 : Modelo atômico de Rutherford

O modelo de Rutherford (1911), apesar de esclarecer satisfatoriamente os resultados

da experiência de dispersão de partículas alfa, possuía algumas deficiências, como, por exemplo, não aplicava os espectros atômicos. Em 1913 Niels Bohr propôs um outro modelo, mais completo, que conseguia explicar o espectro de linhas.

Em seu modelo, Bohr incluiu uma série de postulados: • os elétrons nos átomos movimentam-se ao redor do nú cleo em trajetórias

circulares, chamadas de camadas ou níveis; • cada um desses níveis possui um valor determinado d e energia; • não é permitido a um elétron permanecer entre dois desses níveis; • um elétron pode passar de um nível para outro de ma ior energia, desde que

absorva energia externa (energia elétrica, luz, cal or etc.). Quando isso acontece, dizemos que o elétron foi excitado.

• O retorno do elétron ao nível inicial se faz acompa nhar da liberação de energia na forma de ondas eletromagnéticas (luz visível, ultra violeta, calor etc.).

A novidade da teoria de Bohr está na afirmação de que a energia dos elétrons deve ser quantizada, isto é, deve possuir apenas alguns determinados valores.



Figura 10 : Modelo atômico de Bohr

Mais recentemente outros cientistas (Erwin Schrödinger, ouis Victor de Broglie e Werner Heisenberg) reunindo os conhecimentos de seus predecessores e contemporâneos acabaram por desenvolver uma nova teoria do modelo atômico, além de postular uma nova visão, chamada de mecânica ondulatória.

Fundamentada na hipótese proposta por Broglie onde todo corpúsculo atômico pode comportar-se como onda e como partícula, Heisenberg, em 1925, postulou o princípio da incerteza.

A idéia de órbita eletrônica acabou por ficar desconexa, sendo substituída pelo conceito de probabilidade de se encontrar num instante qualquer um dado elétron numa determinada região do espaço.

O átomo deixou de ser indivisível como acreditavam filósofos gregos antigos e Dalton. O modelo atômico portanto, passou a se constituir na verdade, de uma estrutura complexa. Questões de vestibulares: 1-) (Fuvest-SP) Há exatos 100 anos, J.J. Thomson determinou, pela primeira vez, a relação entre massa e a carga do elétron, o que pode ser considerado como a descoberta do elétron. É reconhecida como uma contribuição de Thomson ao modelo atômico: a-) o átomo ser invisível; b-) a existência de partículas sub-atômicas; c-) os elétrons ocuparem níveis discretos de energia; d-) os elétrons girarem em órbitas circulares ao redor do núcleo; e-) o átomo possuir um núcleo com carga positiva e uma eletrosfera. 2-) (UEL) “O átomo contém um núcleo positivo, muito pequeno e denso, com todos os prótons, que concentra praticamente toda a massa. Os elétrons devem estar distribuídos em algum lugar do volume restante do átomo.” Esta afirmação é devida a: a-) Rutherford b-) Millikan c-) Thomson d-) Bohr e-) Faraday


Um projeto educacional viável. Iniciativa de sucesso dos alunos do ITA. CASD DICAS – Vale Paraibano 3-) (UERJ-RJ) Em 1911, o cientista Ernest Rutherford realizou um experimento que constituiu em bombardear uma finíssima lâmina de ouro com partículas alfa, emitidas por um elemento radioativo, e observou que: - a grande maioria das partículas alfa atravessava a lâmina de ouro sem sofrer desvios ou sofrendo desvios muito pequenos; - uma em cada dez mil partículas alfa era desviada para um ângulo maior do que 90°. Com base nas observações acima, Rutherford pôde chegar à seguinte conclusão quanto à estrutura do átomo:

a) o átomo é maciço e eletricamente neutro. b) a carga elétrica do elétron é negativa e puntiforme. c) O ouro é radioativo e um bom condutor de corrente elétrica. d) O núcleo do átomo é pequeno e contém a maior parte da massa.

4-) (ITA-SP) Neste ano, comemora-se o centenário da descoberta do elétron. Qual dos pesquisadores a seguir foi o responsável pela determinação de sua carga elétrica? a-) R.A. Millikan b-) E.R. Rutherford c-) M. Faraday d-) J.J. Thomson e-) C. Coulomb

Gabarito: 1-) b 2-) a 3-) d 4-) a

Rafael Cipriano Torres

Professor de Química do CASD Vestibulares

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